Question

【题目】铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。

（1）基态Fe3+第M层的电子排布式为_______________________。

（2）实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe3+。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为___________________(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为____________。

（3）FeSO4常作补铁剂，SO42-的立体构型是_______________。

（4）羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含_______molσ键，与CO互为等电子体的离子是________(填化学式，写一种)。

（5）氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为________。

（6）氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_________；Fe2+与O2-的最短核间距为_____________ pm。

Answer 1

【答案】3s23p63d5 N>O>S sp2杂化 正四面体形 10 CN- 3∶1 12 ×1010

【解析】

根据原子或离子的核外电子排布规律分析解答；根据等电子体的概念分析解答；

(1) Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能级2个电子和3d能级1个电子形成Fe3+，Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 ，则M层电子排布式为：3s23p63d5；
故答案为：3s23p63d5；

(2) 根据同周期同主族元素性质递变规律判断，由于同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大，又由于同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小，N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞S；苯环中的C形成3个σ键，无孤电子对，所以苯酚中碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化；

故答案为：N>O>S，sp2杂化；

(3) SO42-中S原子价层电子对=4+（6+2-4×2）=4，且不含孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp3杂化；

故答案为：正四面体；

(4) Fe和CO形成配位键，成键原子间只能形成一个σ键，因此1molFe(CO)5分子中含有10molσ键；等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团。与CO互为等电子体的离子可能是CN-，故答案为：10 ，CN-；

(5)观察图一晶胞可以发现该晶胞中Fe原子个数为：(6+6)×+2×+3=6，N原子数为2，故该晶体中铁、氮的微粒个数之比为6:2=3:1；

故答案为：3:1；

(6)从晶胞结构中可知，在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为12个，1个晶胞中含有Fe2+个数为：6×+8×含有O2-个数为：12×+1原子Fe2+与O2-的最短核间距是晶胞单元的棱长，设氧化亚铁的晶胞的单元棱长为apm，可得到等量关系：ρ×a3=，可得到a=×1010pm。

故答案为：12 ， ×1010。